人體紅外報(bào)警器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文終稿

PAGEPAGE16PAGEPAGE17畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：人體紅外報(bào)警器產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)√類型：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班級(jí)：學(xué)校指導(dǎo)教師：企業(yè)指導(dǎo)教師：2016年4月30日摘要由于時(shí)代的不斷進(jìn)步，人們對(duì)自己所處的環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居方面，不得不時(shí)刻留意那些不法分子。因此我想設(shè)計(jì)以熱釋電紅外傳感器作為檢測(cè)儀，并進(jìn)行報(bào)警的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，然后當(dāng)開(kāi)關(guān)感應(yīng)到時(shí)，傳感器就會(huì)探測(cè)到人體紅外光譜的變化。該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，硬件部分由紅外探頭模塊、單片機(jī)控制模塊、報(bào)警模塊、LED控制模塊部分構(gòu)成，使用單片機(jī)STC89C52處理器，并且用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序。關(guān)鍵詞：熱釋電紅外傳感器；電荷；紅外光譜；單片機(jī)目錄TOC\o"1-3"\h\u245381.緒論 4195302.設(shè)計(jì)任務(wù)分析 4254263.技術(shù)方案設(shè)計(jì) 41643.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 4233273.2硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 5264453.2.1紅外感應(yīng)模塊 559074.單片機(jī)部分 7218244.1STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介 748414.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 739214.1.2按鍵控制電路模塊 8246084.1.3指示燈和報(bào)警電路模塊 8105165.軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 9132485.1主程序工作流程圖 9235685.2程序編寫(xiě)與調(diào)試 10244075.2.1Keil編譯器軟件簡(jiǎn)介 1085306.結(jié)論 1130369參考文獻(xiàn) 1226850致謝 1314835附錄一：總原理圖設(shè)計(jì) 1426401附錄二：程序源代碼 141、緒論如今我們的生活越來(lái)越智能化，然而不法分子也越來(lái)越聰明，為了防止我們不在家時(shí)，家里被偷竊的事件，因此想設(shè)計(jì)一種設(shè)計(jì)一種價(jià)格實(shí)惠，但可靠性、智能化都不錯(cuò)的報(bào)警系統(tǒng)。由于想到紅外線是不可見(jiàn)光，并且隱蔽性能好，因此本設(shè)計(jì)以紅外光作為檢測(cè)來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)的電路包括硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件部分包括紅外感應(yīng)電路與單片機(jī)控制電路；軟件主要是程序通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)控制電路。2、設(shè)計(jì)任務(wù)分析2.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)組成本設(shè)計(jì)分別包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為電源模塊、傳感器模塊、單片機(jī)控制電路模塊。2.2單片機(jī)模塊單片機(jī)控制由最小系統(tǒng)和指示燈電路、報(bào)警電路等子模塊組成。2.3產(chǎn)品的功能當(dāng)人員外出時(shí)，設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)處于外出布防狀態(tài)，此時(shí)探測(cè)器工作起來(lái),如有不法分子闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作，監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，紅外熱釋電模塊將送出TTL電平至STC89C52單片機(jī)，單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使蜂鳴器鳴叫。3、技術(shù)方案設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介整個(gè)系統(tǒng)電路可劃分為：電源模塊、傳感器模塊、單片機(jī)控制電路模塊，而單片機(jī)控制由最小系統(tǒng)和指示燈電路、報(bào)警電路等子模塊組成。主要工作由熱釋電紅外感應(yīng)器完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過(guò)單片機(jī)功能設(shè)定到達(dá)報(bào)警模塊這一過(guò)程。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元。3.2硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介硬件電路主要是由：紅外感應(yīng)電路、STC89C52單片機(jī)控制電路、報(bào)警系統(tǒng)電路三大部分組成。電路總框圖如下圖所示：電源開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源STC89C52單片機(jī)復(fù)位電路LED指示燈報(bào)警電路按鍵控制圖3.1總體設(shè)計(jì)框圖3.2.1紅外感應(yīng)模塊根據(jù)人體輻射的紅外線波長(zhǎng)，紅外感應(yīng)能夠檢測(cè)體輻射的紅外線，并且去除其它的光波。它含有一個(gè)信息采集部分，功能特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：1.光敏控制（可選擇，出廠時(shí)未設(shè)）可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時(shí)不感應(yīng)。2.全自動(dòng)感應(yīng):人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平。3.溫度補(bǔ)償(可選擇，出廠時(shí)未設(shè))：在夏天當(dāng)環(huán)境溫度升高至30～32℃，探測(cè)距離稍變短，溫度補(bǔ)償可作一定的性能補(bǔ)償。4.兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇）a、不可重復(fù)觸發(fā)方式:即感應(yīng)輸出高電平后，延時(shí)時(shí)間段一結(jié)束，輸出將自動(dòng)從高電平變成低電平；b、可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開(kāi)后才延時(shí)將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘?yīng)模塊測(cè)到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)間的起始點(diǎn))。信號(hào)采集處理模塊如下圖所示：圖3.2信號(hào)采集模塊圖3.2信號(hào)采集模塊3.2.2電源模塊該系統(tǒng)電壓接近為5v。3.2.3熱釋電傳感器熱釋電紅外傳感器(簡(jiǎn)稱PIR)是一種可靜態(tài)探測(cè)人體的紅外新型高靈敏度探測(cè)元件。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。由于菲涅耳透鏡片相當(dāng)于把若干個(gè)直徑不等的環(huán)狀透鏡套在一起，光路原理與傳統(tǒng)透鏡相同，所以具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。圖一為熱釋電傳感器，圖二為菲涅耳透鏡，如下圖所示:圖3.4菲涅耳透鏡圖3.3熱釋感應(yīng)傳感器圖3.4菲涅耳透鏡 4、單片機(jī)部分4.1STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀儲(chǔ)存器。STC89C52的功能有以下兩點(diǎn)：1.8k字節(jié)儲(chǔ)存器，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。2.支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。4.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)分別由STC89C52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成。STC89C52單片機(jī)的工作電壓范圍為4V-5.5V,但一般輸入5V直流電源。單片機(jī)中的20腳VSS是接地，40腳VCC接+5V電源。時(shí)鐘電路(振蕩電路)是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路。復(fù)位電路的工作原理為當(dāng)VCC上電時(shí)，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位；幾個(gè)毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電。S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機(jī)復(fù)位。幾個(gè)毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖所示：圖4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)圖4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)4.1.2按鍵控制電路模塊本電路的設(shè)計(jì)就是為了控制電路中布防和緊急狀態(tài)下不同的工作形式，當(dāng)按下布防按鍵后，30秒后進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，當(dāng)人員靠近時(shí)，熱釋紅外感應(yīng)到信號(hào)，傳回給單片機(jī)，單片機(jī)馬上進(jìn)行報(bào)警。如有特殊緊急情況時(shí)，可按下緊急報(bào)警鍵，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。如下圖所示。圖4.2按鍵部分4.1.3指示燈和報(bào)警電路模塊當(dāng)報(bào)警器按鈕S1按下時(shí)揚(yáng)聲器報(bào)警，報(bào)警指示燈亮，揚(yáng)聲器用1KHZ信號(hào)響100ms，500HZ信號(hào)響200ms交替進(jìn)行聲響報(bào)警。當(dāng)按鈕S2按下，解除報(bào)警，報(bào)警指示燈滅。圖4.3指示燈和報(bào)警電路5、軟件的程序?qū)崿F(xiàn)5.1主程序工作流程圖根據(jù)上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可到系統(tǒng)主程序工作流程圖，如下圖所示：開(kāi)始開(kāi)始布防按鍵按下倒計(jì)時(shí)結(jié)束15秒倒計(jì)時(shí)開(kāi)始檢測(cè)到有無(wú)信號(hào)蜂鳴器報(bào)警，發(fā)光二級(jí)管閃爍緊急按鍵按下YYN蜂鳴器報(bào)警結(jié)束圖5.1主程序工作流程圖5.2程序編寫(xiě)與調(diào)試5.2.1Keil編譯器軟件簡(jiǎn)介KeilC51是兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具。6、結(jié)論我此次設(shè)計(jì)的作品主要是以STC89C52單片機(jī)為處理器核心構(gòu)成的人體紅外報(bào)警器。它可以感應(yīng)出人體發(fā)出的紅外輻射光譜，并將紅外光譜轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，還可以抑制人體輻射波長(zhǎng)以外的紅外光線與可見(jiàn)光的干擾。平時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機(jī)單片機(jī)輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警。在硬件調(diào)試及調(diào)試中有遇到很多問(wèn)題，第一次把所有的元件都焊上去后，都準(zhǔn)備調(diào)試了，才發(fā)現(xiàn)正負(fù)電源的插針離得太近了，不容易接電源，本不該犯的錯(cuò)誤，這些都是由于自己的粗心大意造成的，所以說(shuō)，做任何事情都必需經(jīng)過(guò)“三思而后行”，來(lái)不得半點(diǎn)的馬虎，否則浪費(fèi)了時(shí)間和精力。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)是使用戶能夠操作的操作，而且安裝方便、可靠性強(qiáng)、智能性高。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，自己也學(xué)習(xí)到了很多以前沒(méi)有沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)的知識(shí)，讓我更加清楚了理論知識(shí)和實(shí)踐能力的差別了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力，進(jìn)一步提高了自己在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中研究問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問(wèn)題的存在，并有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展。參考文獻(xiàn)[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[2]雍楊等.電路設(shè)計(jì)教程[3]熊如貴.串口通信感應(yīng)裝置.電子制作致謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我在指導(dǎo)老師的熱心指導(dǎo)下學(xué)到了很多有用的知識(shí)。老師自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程和進(jìn)度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的許多問(wèn)題。還不斷向我傳授分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設(shè)過(guò)程中少走很多彎路。在這里非常感謝張艷陽(yáng)老師的指導(dǎo)和幫助，并致以誠(chéng)摯的謝意！同時(shí)，身邊的同學(xué)給了我許多的幫助。在此，我向身邊關(guān)心我的同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師也給了我們必要的指導(dǎo)，我也向系和年級(jí)的領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝！最后感謝學(xué)院對(duì)我這幾年的培養(yǎng)。附錄一：總原理圖設(shè)計(jì)附錄二：程序源代碼#include<reg52.h> //調(diào)用單片機(jī)頭文件#defineucharunsignedchar//無(wú)符號(hào)字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無(wú)符號(hào)整型宏定義 變量范圍0~65535#definekey_ioP1ucharkey_can;//紅外熱釋電平時(shí)為0有輸出為1sbitbeep=P2^3; //蜂鳴器定義sbitred=P2^2; //紅色發(fā)光二極管定義sbitgreen=P2^1; //綠色發(fā)光二極管定義sbityellow=P2^0; //黃色發(fā)光二極管定義sbithw=P1^3; //紅外熱釋傳感器定義bitflag_300ms=0;/****************獨(dú)立按鍵處理函數(shù)************************/voidkey(){staticucharkey_new=0,key_old=0,key_value=0;if(key_new==0) //按鍵松開(kāi){if((key_io&0x07)==0x07)key_value++;elsekey_value=0;if(key_value>=5) //按鍵松開(kāi)松手檢測(cè){key_value=0;key_new=1; //按鍵松開(kāi)后進(jìn)入等待按鍵狀態(tài)}}else{if((key_io&0x07)!=0x07) //按鍵按下key_value++;elsekey_value=0;if(key_value>=5) //按鍵按下消抖{key_value=0;key_new=0; //按鍵松開(kāi)后進(jìn)入等待松開(kāi)按鍵狀態(tài)}}key_can=20;if((key_new==0)&&(key_old==1)){switch(key_io&0x07){case0x06:key_can=1;break; //得到按鍵值case0x05:key_can=2;break; //得到按鍵值case0x03:key_can=3;break; //得到按鍵值}}key_old=key_new;}/*************定時(shí)器0初始化程序***************/voidtime_init(){EA=1; //開(kāi)總中斷TMOD=0X01; //定時(shí)器0工作方式1ET0=1; //開(kāi)定時(shí)器0中斷TR0=1; //允許定時(shí)器0定時(shí)}ucharflag_alarm;//報(bào)警標(biāo)志位ucharflag_bufang;//布防標(biāo)志位ucharflag_bufang_en;//布防標(biāo)志位使能uintflag_value;//用做定時(shí)器的變量/******************紅外報(bào)警處理**********************/voidhongwai_dis(){if(flag_alarm==1) //報(bào)警{red=~red; //紅燈報(bào)警beep=~beep; //蜂鳴器報(bào)警}if(flag_bufang_en==1)//準(zhǔn)備開(kāi)始布防{green=~green; //綠燈閃}if(flag_bufang==1)//確認(rèn)布防{green=0;//如果延時(shí)布防成功綠燈長(zhǎng)亮if(hw==1) //紅外有輸出{flag_alarm=1;}}}/******************對(duì)應(yīng)不同按鍵處理******